金沙江下游庫區(qū)翻壩碼頭結構型式及適應性分析

劉耕

摘要：金沙江腹地礦產(chǎn)資源豐富，資源輸出需求大，但金沙江通航設施與翻壩運輸能力的不足，已經(jīng)成為制約庫區(qū)航道貨運能力的主要瓶頸，國內(nèi)對翻壩運輸系統(tǒng)中的超大水位差，長變動回水段碼頭水工結構型式研究少。本文總結了常用的內(nèi)河庫區(qū)碼頭結構形式，并根據(jù)庫區(qū)水文條件、地形地質(zhì)環(huán)境，結合翻壩貨物需求特點，分析并提出了適用于金沙江翻壩碼頭水工結構型式，為金沙江下游各翻壩碼頭建設提供參考。

Abstract： Jinshajiang hinterland is rich in mineral resources and has a large demand for resource output. However， the shortage of Jinshajiang navigation facilities and dam-turning transport capacity has become the main bottleneck restricting the shipping capacity of the waterway in the reservoir area. There are few researches on the hydraulic structure type of the wharf in the dam-turning transport ayatem at home and abroad. This article summarizes the common- structural forms of wharf in the inland river reservoir area， and analyzes the preliminary hydraulic structure types applicable to the Jinshajiang dam-turning pier based on the characteristics of the dam turning pier above and below the dam， combined with the on-site waterway， hydrology， terrain and geological conditions. The scheme， combined with the characteristics of the existing structure of dam-turning docks in China， proposes several reasonable and applicable general layout forms of dam-turning docks， which provides a reference for the construction of dam-turning wharfs in the lower reaches of the Jinshajiang.

關鍵詞：金沙江下游;大水位差;翻壩碼頭;結構型式;適應性

Key words： Jinsha river downstream;large water level difference;port wharf;structure type;adaptation

中圖分類號：O317+.1? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1006-4311（2020）14-0161-02

0? 引言

金沙江腹地礦產(chǎn)資源豐富，鐵礦石和稀土儲量位居全國前列，磷礦資源亦較豐富，金沙江貨運量主要為當?shù)爻隹诘V產(chǎn)品（主要為煤炭、磷礦等散貨）及建材等散貨[1]。預計2030年金沙江下段貨運量將達到3000萬噸[2]，考慮金沙江特殊的地理位置，水路運輸是實現(xiàn)金沙江腹資源外運的較經(jīng)濟方案。隨著金沙江下游四座電站的建成，庫區(qū)形成“藕節(jié)式”深水航道，無法滿足水路貨物運輸過壩的需求，庫區(qū)通航設施不足和翻壩運輸能力低是限制金沙江梯級水庫群通航能力的關鍵。

金沙江下游為典型的山區(qū)河流，天然狀態(tài)下，金沙江水流較急，水量豐沛，洪水期水位變化較緩，流量變幅不大，洪峰不突出。金沙江翻壩運輸具有上下游水位變幅高、樞紐均為百米高壩、大壩兩岸地形復雜、回水變動區(qū)長、兩岸交通不便特點。特別是下游四庫建成后，庫區(qū)水位差達60m，翻壩碼頭建設面臨超大水位差問題。碼頭水工結構型式的選取尤為重要。急需開展翻壩運輸技術研究，提出適宜的超大水位差碼頭結構型式。

1? 山區(qū)庫區(qū)常用碼頭結構型式

山區(qū)庫區(qū)常用的碼頭結構形式包括：斜坡碼頭、分級直立式碼頭、框架墩式碼頭、橋吊碼頭及架空直立式碼頭等。

斜坡碼頭采用躉船作為系靠船設施，用斜坡道與碼頭面連接，躉船隨水位變化沿斜坡道方向移動。斜坡碼頭具有結構簡單、建設速度快，投資少的特點，是內(nèi)河大水位差河港采用的主要結構型式;但斜坡碼頭的裝卸效率不高，成本較大，吞吐能力有限。

分級直立式碼頭主要采用分級下河道或分級直立式碼頭平臺形式。常常可以保證碼頭在枯水～中水、中水～洪水期碼頭的系泊[3]。分級下河道可采用分兩級或多級的情況，具體應根據(jù)水文及地形條件、裝卸工藝確定。

框架墩式碼頭通常由系靠船墩、工作墩組成，可以方便船舶在不同水位時的停靠，一般裝卸工藝設備設在工作墩上。框架墩式碼頭造價低，結構簡潔，能適應大水位差的要求;但系船不夠方便，裝卸作業(yè)一般需要移船，降低了裝卸效率[4]，適于庫區(qū)支流中小件雜碼頭的結構型式。

橋吊結構一般由下部樁基和上部的鋼箱梁或預應力混凝土箱梁構成，貨物可以通過橋吊結構，采用橋式起重機完成裝卸。橋吊碼頭造價較低，結構數(shù)量少，對通航、行洪等影響較小;但施工難度較大，裝卸作業(yè)有時需要移船[5]。

架空直立式碼頭是船舶直接停靠在直立岸壁或直立的靠船框架（墩）上。裝卸作業(yè)機械設置在碼頭頂面上，運輸環(huán)節(jié)少，裝卸效率高，可適應大水位差分層系纜需求。其通過能力遠遠超過傳統(tǒng)斜坡碼頭的通過能力，但要求后方水平運輸能力與碼頭前沿裝卸能力匹配，總體造價較高[6]。

2? 金沙江下游庫區(qū)建港條件分析

金沙江是一條河道彎曲、狹窄、灘多、坡陡、流急的高山深谷河流。天然狀態(tài)下，金沙江水流較急、水量豐沛，洪水期水位變化較緩，流量變幅不大，洪水過程為肥胖型，洪峰不突出。金沙江流域降水的年內(nèi)分配不均，6～10月的水量較大。降水量的空間分布上，由上游向下游逐漸增加，河谷地區(qū)降水小，兩側支流降水大的特點。金沙江徑流主要由降雨和融雪組成，其空間分布、年內(nèi)變化規(guī)律與降水規(guī)律基本一致。

金沙江下游四庫建成后，庫區(qū)水文最大落差10m～60m，其中，烏東德庫區(qū)，正常蓄水位975m，防洪限制水位952m，死水位945m;白鶴灘庫區(qū)，正常蓄水位820m，汛期限制水位790m，死水位760m;溪洛渡庫區(qū)，正常蓄水位600m，汛期限制水位560m，死水位540m;向家壩庫區(qū)，正常蓄水位380.0m，防洪汛限水位370.0m，死水位370.0m。因此庫區(qū)建成后，庫區(qū)碼頭的建設和營運均面臨大水位差問題。提出適合建設和營運的碼頭水工結構型式顯得尤為重要。

3? 翻壩碼頭水工結構形式適應性分析

根據(jù)金沙江下游庫區(qū)水文、地形地質(zhì)特點，翻壩碼頭水工結構應盡可能減少水下工程量以降低投資;且碼頭結構盡量簡潔使其能適應大水位差的情況;結構型式應與庫區(qū)地質(zhì)、地形情況相協(xié)調(diào)，確保碼頭的正常運轉及整體穩(wěn)定性;碼頭形式應與其通過能力、工程造價、裝卸效率相適應。基于上述條件，并結合常用內(nèi)河庫區(qū)碼頭結構型式，金沙江下游庫區(qū)中小型碼頭水工結構形式可采用斜坡碼頭結構、分級直立式碼頭結構和框架墩式碼頭結構型式，應以此為碼頭結構研究的重點。結合不同的裝卸工藝，可以實現(xiàn)各貨種的裝卸轉運。

針對件雜貨碼頭，可采用分級直立式、框架墩式和獨立墩式三種結構。對于吞吐量大，耐久性好，結構簡單的件雜貨碼頭，可考慮分級直立式;對于吞吐量較小，船舶噸位較小的件雜貨碼頭可考慮獨立墩式。

針對散貨碼頭，可分為進口和出口兩種。進口翻壩碼頭，主要采用斜坡道和分級直立式;對于吞吐量要求較高的碼頭可以考慮斜坡道+皮帶車;反之，投資小的碼頭結構型式可以考慮分級直立式+船上自卸皮帶機方案。出口翻壩碼頭，主要采用斜坡道和框架墩式兩種。對于吞吐量要求較高的碼頭可考慮斜坡道+皮帶車方案;對于吞吐量不大，投資小的碼頭可考慮框架墩式+皮帶機+串筒方案。

4? 結論

本文在分析內(nèi)河常用碼頭結構型式的基礎上，考慮庫區(qū)獨特的建港條件，結合碼頭造價、功能性、適應性等特點，分別比較了斜坡式、分級直立式和框架墩式、橋吊式、架空直立式碼頭結構的優(yōu)缺點和適應性，結合庫區(qū)超大水位差建港條件，以及不同貨種的裝卸需求，提出了適于庫區(qū)翻壩件雜貨碼頭和散貨碼頭的水工結構型式，為金沙江下游各翻壩碼頭建設提供參考。

參考文獻：

[1]Liu Yuxiu， Luo Min， Ye Rongzhong， Huang Jiafang， Xiao Leilei， Hu Qikai， Zhu Aijv， Tong Chuan. Impacts of the rhizosphere effect and plant species on organic carbon mineralization rates and pathways， and bacterial community composition in a tidal marsh[J]. FEMS microbiology ecology， 2019， 95（9）.

[2]金沙江下游二期工程航運專題研究報告[R].長江勘測規(guī)劃設計研究有限責任公司，2014.

[3]王永藝.陡巖地區(qū)內(nèi)河高樁墩式碼頭群樁基礎承載特性及設計方法研究[D].重慶交通大學，2018.

[4]龐博.內(nèi)河大水位差橋吊碼頭結構特性研究[D].重慶交通大學，2009.

[5]呂雁嵐.內(nèi)河直立式碼頭新型結構研究[D].重慶交通大學，2018.

[6]蔣軍，付曉娜，師國平.金沙江向家壩庫區(qū)運輸模式比較[J].水運管理，2017，39（03）：9-12，24.